设计任务书设计题目：0.5m3的立式压缩空气储罐已知工艺参数如下：介质：空气设计压力：0.5MPa使用温度：0--100℃几何容积：0.5 m3规格：600*6*2050设计要求：（1）根据给定条件确定筒体内径、长度、封头类型等，然后确定有关参数（容器材料、许用应力、壁厚附加量、焊缝系数等）（2）进行焊接接头设计，附件设计等。

1、设计数据 (4)2、容器主要元件的设计 (5)2.1封头的设计2.2人孔的选择2.3接管和法兰3、强度设计 (8)3．1水压试验校核3.2圆筒轴向应力弯矩计算4、焊接结构分析 (10)4．1储气罐结构分析4.2零件工艺分析4.3焊缝位置的确定5、焊接材料与方法选择 (11)5.1母材选择5.2焊料选择5.3焊接工艺及技术要求6、焊接工艺工程 (12)6.1焊前准备6.2 储罐的安装施工顺序6.3装配与焊接6.4质量检验、修整处理、外观检查6.5 焊缝修补7、焊接工艺参数 (15)8、焊接工艺设计心得体会 (16)9、参考文献 (16)1.设计数据表1-1进出料接管的选择材料：容器接管一般应采用无缝钢管，所以液体进料口接管材料选择无缝钢管，采 用无缝钢管标准GB8163-87。

材料为16MnR 。

结构：接管伸进设备内切成 45 度，可避免物料沿设备内壁流动，减少物料对壁的 磨损与腐蚀。

接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考虑上述要求外，还需考虑焊接方法、焊接参数、 加工条件、施焊位置等制造上的因素及运输、安装中的刚性要求。

一般情况下，管壁厚 不宜小于壳体壁厚的一半，否则，应采用厚壁管或整体锻件，以保证接管与壳体相焊部 分厚度的匹配。

不需另行补强的条件：当壳体上的开孔满足下述全部要求时，可不另行补强。

① 设计压力小于或等于2.5Mpa 。

② 两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍。

③接管公称外径小于或等于89㎜。

④ 接管最小壁厚满足以下要求。

手孔的选择根据HG/T 21531-2005-1《回转盖带颈对焊法兰手孔》，查表3-3，选用凹凸面的法兰，其明细尺寸见下表：表2-2 手孔尺寸表 单位：mm公称压力PN MPa 0.51D2502b28 螺柱数量 8公称直径DN2501H180 A 385 螺母数量 16w d s159 62H89.5 B 175 螺柱尺寸 M24*120d 146.4 b 28 L 250 总质量kg 34.1开孔补强结构：压力容器开孔补强常用的形式可分为补强圈补强、厚壁管补强、整 体锻件补强三种。

补强圈补强是使用最为广泛的结构形式，它具有结构简单、制造方便、原材料易解决、安全、可靠等优点。

在一般用途、条件不苛刻的条件下，可采用补强圈补强形式。

2容器主要元件的设计 2.1封头的设计从受力与制造角度分析，球形封头是最理想的结构形式，但其缺点是深度大，冲压较困难；而椭圆形封头深度比半径小，易于冲压成型，是目前低压容器中用的较多的，故采用标准椭圆形封头，各参数与筒体相同,则封头的设计厚度也为6mm压缩空气气储罐应设置排污口，进气口，出气口，手孔，压力表口，安全阀口2.2接管设计1.1进气管φ273×6接管采用φ273×6的无缝钢管，伸出长度为200mm 。

本储罐的设计压力为1Mpa,设计温度为100℃，板式平焊法兰可满足此要求，由于设计压力为1Mpa，所以选2.5 Mpa等级的板式平焊凸面法兰。

法兰标记为：DN100-PN2.5 RF1.2 出气管φ108×5；采用φ108×5的无缝钢管，内伸长度为10mm，钢管弯制R100mm的圆弧。

配用板式平焊凸面法兰。

法兰标记：DN100-PN2.5 RF1.3 排污管φ38×3采用Q235A号钢无缝钢管，内伸10mm，弯制R100mm的圆弧。

配用板式平焊凸面法兰。

法兰标记：DN30-PN2.5RF1.4 安全阀接管157×5的无缝钢管。

安全阀尺寸由安全阀泄放量决定。

本贮罐选用，配用板式平焊凸面法兰。

接管伸出筒体外200mm。

法兰为标记：DN150-PN2.5 RF1.5 压力表接管，采用管螺纹接管。

配用凸面螺纹法兰。

法兰为：DN15-PN2.5 RF2.3接管和法兰压缩空气气储罐应设置排污口，进气口，出气口，手孔，，温度计口，压力表口，安全阀口。

查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表8.2 3-3 PN带颈对焊钢制管法兰，选取各管口公称直查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中附录D中表D-5,得各法兰的质量。

查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表3.2.2，法兰的密封面均采用MFM（凹凸面密封）。

表2-3 选择工艺接管外伸长度工称尺寸连接尺寸标准形用途或名称式200 100 PN1.6 DN200 HG20592-97 RF 出气口200 100 M16 1.5 YB231-70 RF 进气口150 40 PN1.6 DN32 HG20592-97 RF 安全阀口100 25 M20 1.5 YB231-70 RF 压力表口200 150 RF 手孔100 25 31 YB231-70 RF 排污口压力容器焊接接头的分类A类接头：圆柱形壳体筒节的纵向对接接头，球形容器和凸形封头瓜片之间的对接接头，球形容器的环向对接接头，与筒体封头之间的对接接头，大直径焊接三通支管与母管相接的对接接头。

B类接头：圆柱形、锥形筒节之间的环向对接接头，接管与筒节间及其与法兰相接的环向对接接头，除球形封头外的各种凸形封头与筒身相接的环形接头。

C类接头：法兰、平封头、端盖、管板与筒身、封头和接管相连的角接接头，内凹封头与筒身间的搭接接头以及多层包扎容器层板间纵向接头等。

D类管、人孔圈、手孔盖、加强圈、法兰与筒身及封头相连接的T形或角接接头。

Array3.强度设计3.1水压试验校核试验压力=1.25P=1.250.5=0.625Mpa (3-1) 圆筒的薄275=210.375 MPa即0.9>所以水压试验合格。

3.2圆筒轴向应力弯矩计算圆筒的平均半径=/2 +/2=600/2+4/2=302mm (3-3)鞍座反力F=mg/2=13.02kN。

(3-4)1圆筒中间截面上的轴向弯矩如图3-1：根据JB/T 4731-2005中式7-2，得：===1.47N(4-5) 2鞍座平面上的轴向弯矩根据JB/T 4731-2005中式7-3，得：==-21700220=-5.25N mm4焊接结构分析4．1储气罐结构分析储气罐属于一类压力容器，它是由钢制气瓶(以下简称钢瓶)、多孔性填料、溶剂、溶解乙炔及附件等组成。

钢瓶按照国家劳动部颁布的《气瓶安全监察规程》和GBS100 《钢质焊接气瓶设计、制造和检验》，在制造过程中对焊接质量的要求很高。

根据国家劳动部1993年颁布的《储气罐安全监察规程》及GBl1638-89《溶解乙炔气瓶》的规定．钢瓶主体材料必须采用平炉、电炉或氧气转炉抬炼的镇静钢，以获得良好的成形和焊接性能。

4．2 零件工艺分析如零件图所示，其结构不复杂，是大量生产，体积适中，应选用焊接。

焊接制造该零件的过程中，虽然零件结构简单，在焊接过程中，主要考虑是零件的氧化。

上、下封头拉伸成型后，因开口端变形大，冷变形强化严重，加上板材纤维组织的影响，在残余应力作用下很容易发生断裂。

为防止裂纹产生，拉伸后应进行再结晶退火。

为了减少焊接缺陷，焊件接缝附件必须严格清理铁锈、油污；为去除残余应力并改善焊接接头的组织与性能，瓶体焊接后应该进行整体正火处理，至少要进行去应力退火。

4．3 焊缝位置的确定有关锅炉、压力容器规程中对焊缝的数量和布置做了具体的规定（1）筒体拼接时，筒节的长度2000mm；每节筒体，纵向焊缝的数量：筒体内径Ｄi=600mm，拼接焊缝1条；相邻筒节的纵向焊缝应相互错开，两焊缝中心线间的外圆弧长不得小于钢板厚度的3倍，且不得小于100mm。

（2）封头应尽量用整块钢板制成。

封头、的内径Ｄi=600mm，拼接焊缝不多于1条；封头拼接焊缝离封头中心线距离应不超过0.3Ｄi，并不得通过扳边人孔，且不得布置在人孔扳边圆弧上；管板上整条拼接焊缝不得布置在扳边圆弧上，且不得通过扳边孔；由中心圆板和扇形板组成的凸形封头，焊缝的方向只允许是径向和环向的。

径向焊缝之间的最小距离应不小于壁厚的3倍，且不小于100mm。

（3）受压元件主要焊缝及其邻近区域，应避免焊接零件。

如不能避免时，焊接零件的焊缝可穿过主要焊缝，而不要在焊缝及其邻近区域中止。

（4）开孔、焊缝和转角要错开。

开孔边缘与焊缝的距离应不小于开孔处实际壁厚的3倍，且不小于100mm。

在凸形封头上开孔时，孔的边缘与封头周边间的投影距离应不小于封头外径的10％。

开孔及焊缝不允许布置在部件转角处或扳边圆弧上，并应离开一定距离。

5焊接材料与方法选择5.1母材选择根据容器的工作条件确定对材料和制造工艺的要求。

对于一般容器重量大小不是主要问题，所以用焊接性好的低碳钢或低合金结构钢。

本设计选用Q235-A,其化学成分和力学性能如下。

化学成分0 力学性能钢号板厚/mm抗拉强度σb/Mpa屈服强度σs/Mpa试验温度/℃缺口形式Q235-A 4 375 235 100 V5.2焊料选择焊接采用焊条电弧焊，焊条型号为J422，图中未标明焊接接头形式与尺寸按GB985-88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊逢坡口的基本形式与尺寸》进行选用。

所有角焊缝焊脚高度，除注明者外，均为两相焊较薄者的厚度，且须连续焊。

5.3焊接工艺及技术要求焊缝分散原则；避免焊缝多条相交原则；对称质心布置原则；避开应力复杂区或应力峰值去原则；对接钢板的等厚连接原则；接头设计的开敞性原则；焊接坡口的设计原则（焊缝填充金属尽量少；避免产生缺陷；焊缝坡口对称；有利于焊接防护；焊工操作方便；复合钢板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率）。

属结晶凝固而形成接缝，焊接材料为碳钢、低合金钢、不锈钢，应用范围广，适用短小焊缝及全位置施焊，可适用在静止、冲击和振动载荷下工作的坚固密实的焊缝焊接，这种方法灵活方便，适应性强，设备简单，维修方便，生产率低，劳动强度高。

封头与圆筒等厚采用对接焊接。

平行长度任取。

坡口形式为I型坡口。

6、焊接工艺工程6.1焊前准备焊前，坡口两侧各10mm范围内的铁锈，应打磨干净，露出金属光泽。

用丙酮清洗坡口附近的油污。

焊剂和焊条按规定烘干，300~350℃保温2h。

注意焊剂中不要混入铁屑、碎石等杂物。

不要强行组装，避免应力过大；引弧板要对齐焊缝，地线连接牢固。

上、下封头的焊接采用对接接头，为保证环焊缝开设60°的正面V形坡口，在钢瓶内部装上衬垫，用手工电弧焊完成封头的定位焊接和衬垫与筒体的连接，装配时间隙为0~1mm，如图7-1。